基于Android的翻转课堂移动学习APP设计与实现

江晓庆+杨磊+周恩浩+黄继青

摘 要：对高校传统教学现状及存在弊端进行了分析，针对“数字土著”学习的新特征，借助移动互联网模式，以Android、Java及MySql为技术手段，构建了基于泛在学习的系统网络架构，设计并研发了一款可用于支撑翻转课堂教学的APP软件。该软件实现了教学微视频在线点播、下载收藏、主题讨论、课程问答、学习笔记、资源搜索、通知公告、历史查看等功能，为学习者提供了一个随时随地进行课堂学习与互动交流的移动平台，能够满足个性化学习、移动化学习、碎片化学习需求。

关键词：翻转课堂；数字土著；Android；移动学习；APP

DOIDOI：10.11907/rjdk.171908

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2017）007-0064-03

0 引言

随着信息技术与教育教学的深度融合，翻转课堂作为新兴的教学模式，推动了我国教育教学的变革与发展[1-3]。翻转课堂（Flipped Classroom）是基于建构主义理论，将传统教学的知识传授与知识内化颠倒的新型教学模式[4]。该模式有助于教师因材施教，激发学生自主学习、个性化学习及协作探究的热情和兴趣，培养学生独立思考与实践创新能力。

为保障翻转课堂教学的有效实施，课前学生借助网络平台自主观看教学视频、练习以及师生在线交流、答疑是极为关键的环节。伴随“数字土著”（指20世纪80年代末以后出生的年轻一代人）的成长以及新生“数字土著”的诞生，他们的学习行为、认识方式、喜好特征等与上一代人有着明显的差异[5]。“数字土著”习惯快速接受信息，喜欢随机移动学习，偏向及时反馈与强化，对新事物乐于独立思考与探索，传统的教学方式及教学系统显然已不适应他们的学习特点。为达到良好的教学效果，客观上要求有一种新型的教学方式和教学系统以契合“数字土著”的学习需求和体验方式。本文基于“泛在学习”理念，设计并研发了一款用于翻转课堂学习交流的移动终端APP软件。

1 需求分析

1.1 传统教学模式存在的弊端

（1）传统课堂教学习惯“一刀切”，无法满足个性化学习需求。虽然高校近年来尝试混合学习、MOOC、小班制等改革，但以教师为中心、大班授课齐步走的传统教授方式仍占主流，缺少个性化学习与指导，容易出现听不懂、“掉队”、厌学等现象。

（2）理论与实践相脱节。高校多数教学理论学习与实验操作都是分开进行的，即上周在教室讲授理论知识，下周才到实验室操作练习[6]。理论与实践在时间和空间维度上产生了脱节，教学效果不理想。

（3）教学模式单一，课堂互动较少。由于大学课程内容多而学时少，任课教师习惯用几节课连续向学生单向“灌输”，而学生则“疲惫”接受。课堂气氛沉闷，缺少互动交流与探讨，使学生产生厌倦和抵触情绪。

1.2 当代大学生对教学模式的诉求

为了解学生对传统教学模式的看法，笔者设计了一份课程教学反馈调查问卷，在华南农业大学随机抽选了5个班级作问卷调查。发放调查问卷共156份，收回有效问卷156份，针对“如果将传统课堂模式改为翻转课堂模式，你是否愿意尝试？”这一问题，有134位学生选择了“愿意”，22位学生选择了“不愿意”，支持翻转课堂教学模式的人数比例达到85.9%，不支持的人数仅为14.1%。从这一数据可以看出，当前大学生对传统教学模式有着较强烈的改变期望，绝大多数学生表示愿意尝试“翻转课堂”作为新的教学模式。

2 系统设计

2.1 系统总体架构设计

本系统通过通信基站、WiFi热点、互联网将移动终端设备、服务器（数据库）、后台管理终端连接起来，建立基于Android的翻转课堂移动学习APP，实现了移动化、碎片化、个性化的课堂学习和师生互动交流模式。系统由用户终端、无线通信媒介、互联网（传输网络）、服务器（包括数据库）和后台管理端（Web管理端）5部分组成，如图1所示。

用户终端主要包括智能手机和平板电脑。在用户终端安装APP软件后，通过无线网络环境，如WiFi热点或移动通信网等连接互联网，即可与远程服务端（包括数据库）进行应用交互。在后台管理端，教师和管理员可利用个人PC终端对Web服务端进行管理，如上传教学视频、发布通知公告、分配用户权限、设置课程等。

2.2 Android平台技术架构

Android是Google公司开发的基于Linux的开源操作系统，主要应用于智能手机、平板电脑等移动设备。系统划分为应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层，如图2所示[7]。应用程序层是Android平台的上层应用，包括浏览器、日历、联系人、电话拨号等内置应用程序；应用程序框架层为开发者提供了高级的建构组件进行应用程序开发；系统運行层包含函数库和Android执行环境；Linux内核层是系统架构的底层基础，基于Linux2.6版本内核构建。

本系统采用Android 4.4技术框架面向接口编程技术开发。在系统分析与架构中，分清层次和依赖关系，每一层通过定义一组接口并向上层提供其接口功能，而不是直接向上层提供服务。上层对下层只是依赖于接口而不是依赖于具体的类。这使得系统逻辑清晰，代码开发高效且易于拓展和维护。在Android操作系统上开发应用程序，实际就是针对Android系统架构中的应用程序框架，对组件进行继承、重写和扩展，建立具有不同功能的应用程序。Android应用程序包括以下4大组件[8]：

（1）活动组件（Activities）：用于定义用户界面，是Android应用程序与用户互动的窗口。一个Activity相当于用户在智能设备上看到的一个屏幕画面，该画面由各种组件、View及其子类组成。

（2）内容提供者组件（Content Providers）：是一组封装数据，为不同Android应用程序共享数据组件，提供定制化API读写。

（3）广播接收器组件（Broadcast Receivers）：是Android操作系统进行广播与回应的机制，用于接收广播信息及作出响应。

（4）服务组件（Services）：是后台运行的进程，可以运行与活动一样的工作，只是没有使用界面，进程在后台运行服务。

2.3 系统功能模块设计

根据系统功能设计，本APP软件功能模块组成如图3所示。

具体模块功能如下：①用户登录：设置师生两种不同角色的登录界面；②课程内容展现：由课程章节目录和最新推荐教学资源组成首页面；③教学资源总览：用于呈现与课程教学相关的所有微课、微实验、课件等学习资源，按时间、分类、标签3个维度排序；④教学资源播放：包括微课、微实验及课件的播放，具有播放、暂停、快进、最大化等功能；⑤课程主题讨论：是师生进行互动交流的讨论区，包括主题发布、跟帖、回帖；⑥导学纲要指引：用于介绍微视频相关信息，引导学生有目的学习；⑦课堂在线问答：为学生提供在线答疑；⑧学习笔记：可随时记录视频学习过程的心得体会或知识总结；⑨教学资源管理：可对教学资源进行下载、收藏，便于离线学习；⑩教学资源搜索：通过关键字查找与课程相关的教学资源；B11历史查看：可查看观看过的教学资源；B12通知公告：用于发布与课程相关的通知或公告；B13个人设置：包括修改密码和退出登录功能。

2.4 数据库分析与设计

根据需求分析，采用MySql5.6建立翻转课堂课程数据库。该数据库由以下表组成：

①用户信息表（T_User）用于存储用户包括教师、学生和管理员的基本信息；②角色表（T_Role）用户存储教师、学生和管理员3种角色信息；③用户-角色关联表（T_User_Role）用于储存用户名与角色之间的对应关系；④课程信息表（T_Course）用于存储实施翻转课堂的课程相关信息；⑤章节目录表（T_Chapter）用于存储课程对应章节目录信息；⑥教学资源表（T_Resource）用于存储课程所有教学资源（微课、微实验、课件）的相关信息；⑦在线问答表（T_Resource_Comment）用于存储针对每个教学资源学生的提问与教师的答疑信息；⑧收藏表（T_ Resource_Favorite）用于存储用户个人收藏的教学资源信息；⑨笔记表（T_ Resource_Note）用于存储用户的笔记心得；⑩主题讨论表（T_Topic）用于存储用户发表的主题讨论相关内容；B11通知公告表（T_Announcement）用于存储教师发布的所有通知公告信息。

3 系统运行环境

3.1 硬件环境

系统硬件环境见表1。

3.2 软件环境

系统软件环境见表2。

4 系统测试

对APP主页面、学习资源页面、主题讨论页面、教学视频点播页面、个人设置页面等功能页面反复测试，表明该APP软件可在Android4.4以上版本的智能手机或平板电脑上稳定运行，实现设计的相关功能，系统操作简便、效果很好。

5 结语

本文以培养学习者自主学习、个性化学习与创新思维能力为出发点，借助移动互联网模式，以Android技术、Java及MySql为技术手段，设计并实现了基于Android的翻转课堂移动学习交流APP软件。实现了教学资源（微课/微实验/课件）在线点播、下载学习、课程交流、主题讨论、移动答疑、导学指引、学习笔记、视频收藏、资源搜索、通知公告、历史查看、个人设置等相应功能。实际应用表明，该APP软件系统性能稳定、便捷高效，为学习者提供了随时随地进行课堂学习与互动交流的移动平台，为教师及时掌握课前学生预习情况，跟踪学生的学习轨迹和制定课堂教学活动提供了有效的反馈平台，推动了翻转课堂教学模式的应用及推广。

参考文献：

[1]汪晓东， 张晨婧仔. “翻转课堂”在大学教学中的应用研究——以教育技术学专业英语课程为例[J]. 现代教育技术， 2013（8）：11-16.

[2]何文涛. 翻转课堂及其教学实践研究[D].新乡：河南师范大学， 2014.

[3]黃琰， 蒋玲， 黄磊. 翻转课堂在“现代教育技术”实验教学中的应用研究[J]. 中国电化教育， 2014（4）：110-115.

[4]钟晓流， 宋述强， 焦丽珍. 信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J]. 开放教育研究， 2013（1）：58-64.

[5]祝智庭， 贺斌. 智慧教育：教育信息化的新境界[J]. 电化教育研究， 2012（12）：5-13.

[6]杨在宝， 许海成， 杨波. “大学计算机基础”课程教学实践探索[J]. 教育与职业， 2014（11）：149-151.

[7]陈会安. Android SDK程序设计与开发范例[M].北京： 清华大学出版社， 2013.

[8]王强， 郑世珏， 宋志明. 基于Android的交互式学习微阅览器设计与实现[J]. 现代教育技术， 2012（9）：89-92.